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            行業新聞Industry news

            為什么未來的SMT定位需要絕對式光柵反饋

             時間:2015-05-18

             

             

            2016年3月2日

            現代化的機械手采用高分辨率識別攝像頭和微調系統,通過每個軸上的精密直線光柵,在進行焊接前將電子元件準確、快速地放在印刷電路板 (PCB) 上。由于電子產品變得越來越復雜,對表面安裝技術 (SMT) 定位過程的高質量保證要求日益提高,這對光柵反饋性能也產生了積極影響。

            本文探討了SMT定位技術的一些未來發展趨勢,重點關注領先的Frost and Sullivan(弗若斯特沙利文咨詢公司)預測在2015到2020年間短期市場發展的主要推動力,以及絕對式光柵系統的影響作用。

            2013年,SMT定位設備全球市場出貨量達到19,000臺,實現收入40億美元,預計到2020年市場收入將達到60億美元,其中消費電子產品以及計算和存儲行業占到42%。自全球經濟衰退以來,消費電子產品的需求顯著上升,盡管智能手機、平板和液晶電視的單位銷量增長預計未來幾年將會減緩。

            SMT定位設備市場還同時面臨著降價、競爭激烈和二手設備市場交易興旺等諸多不利因素?傮w來說,對機器出貨量的需求是呈上升趨勢的,預計在2015-2020年期間,全球SMT定位設備銷售總收入每年平均增長7.2%。大部分SMT定位設備的收入來源于消費電子產品、計算與存儲、電信和汽車行業。

            最強勁的增長預計來自于亞太地區,其將占據SMT定位設備市場收入的半壁江山,原因可部分歸結為發展中國家在消費電子行業的發展以及其自身的增長需求。

            SMT的技術發展趨勢

            隨著對多品種和中小批量生產環境的需求持續增加,SMT定位設備制造商正在通過更大的進料處理能力和多功能定位頭提高機器的靈活性。為增大生產量,機器靈活性和定位速度將成為SMT設備市場兩個最重要的指標。此外,隨著生產復雜性和產品換代的不斷增加,智能進料技術有望成為標準。

            智能進料可以與定位系統控制器通信,并且通過存儲有關進料類型、可調整的進料參數和安裝組件的信息來消除設置誤差的影響。

            短期市場的主要推動力和絕對式光柵的影響作用總結如下:

            Amicra Nova

             

             

             

             

             

             

             

             

             

             

             

            表面安裝技術 (SMT) 機器示例

            技術創新

            由于制造商可能會強調低擁有成本和高投資回報的必要性,技術因此將成為SMT設備的關鍵推動力。除了價位考量之外,產品創新和差異性將成為促成客戶購買行為的最終決定性因素。

            對于那些可以實現產量最大化、與工廠生產線上的其他SMT設備通信和提高效率的SMT定位設備,客戶的需求將不斷增加,以便確保他們的生產過程繼續保持競爭力和可行性。特別是在中高速SMT定位市場領域,隨著其價格止跌回穩,該推動力的影響在未來五年內預計將會持續提升。

            SMT定位技術當前的創新主要圍繞以下方面:整個垂直市場的生產改進、進料技術、靈活和模塊化的龍門系統、通過加強跟蹤提高合格率 (FPY)、先進的工廠管理系統和機器間的通信平臺。

            近期高精度絕對式光柵系統的問世為SMT定位設備提供了新的創新機會。絕對式光柵可通過提高可靠性、加快初始化、提高安全性、降低運行成本并消除常見的碰撞風險來改善性能。

            靈活和快速響應的制造

            電子行業千變萬化的需求使得精益生產和加快生產響應速度變得更有必要,而且突出體現在需要靈活、響應快速的生產線。對高靈活度生產的需求催生了雙龍門和四龍門的多頭和多軸機器以及需要對復雜的定位路徑進行協調的靈活輸送機。增量式光柵系統要求所有軸在停機后重新啟動生產時返回零位(返回參考點),也只有這樣,控制系統才能檢測到軸的實際位置。多頭從軸上未定義的位置回零是導致機器停機時間增加的重要原因。如果操作人員一開始沒有分析碰撞路徑,也沒有相應選擇參考零位循環,那么一旦發生定位頭或龍門碰撞,安裝設備就會嚴重受損。如果發生這類碰撞,就會造成整個機器的非生產時間延長,增加不必要的成本,而且停機嚴重影響經濟效益。

            SMT旋轉頭定位機器

            旋轉頭定位機器:一種相對較新的技術
            ,旨在最大程度增大靈活龍門
            系統的定位速度。參閱:電子元件組裝手冊和SMTA認證指南。2014.SMTA

            絕對式光柵的另一個優勢是可以根據需要計算位置,雷尼紹的RESOLUTE™是首款將此功能與內置誤差校驗算法結合的光柵,可立即標記出任何柵尺的誤讀。這可通過消除柵尺的計數錯誤、位置漂移和丟數,防止非受控運動和相關的碰撞風險,對提高產品合格率、產量和安全性非常有利。因此,絕對式光柵既能提高制程可靠性、縮短非生產時間,又能防止發生碰撞造成高昂損失。

            SMT組件尺寸微型化

            另一個需要重點解決的方面是減小產品占用空間和降低每個電路板的成本。消費類電子產品一方面元件密度正在變得非常高,另一方面尺寸越變越小,這種趨勢催生了對自動化和高精度定位設備的需求。電子行業正在通過增加對更小無源元件(比如01005,尺寸因數接近<0.5 mm,0.3 mm超細柵距/高針數QFP和僅有150 μm柵距的倒裝芯片)的使用縮小終端產品尺寸。提高元件密度將增加對自動化SMT定位設備的需求,主要原因是該設備可利用先進的軟件和進料技術降低每個電路板的成本,同時提高定位精度和速度。此外,越來越多的客戶選擇升級原有的SMT定位設備或整個軟件平臺,這在未來幾年也會推動市場的發展。

            高性能設備預計也會促進對先進的SMT軟件平臺的需求。隨著產品復雜性不斷增加,對高速定位過程的高質量保證要求也日益提高,由于旋轉定位頭可安裝在沿X和Y方向移動的龍門架梁上,因此高架龍門式旋轉頭系統將越來越多地占據主導地位。

            機器必須能夠高速定位成千上萬個組件,比如為貼片機供料時每小時放置元件 (CPH) 的數量超過100,000個,同時提供高精度定位 (X,Y) 和旋轉 (θ) 校準,確保滿足日益嚴格的質量標準,F代化的機械手龍門設備要求光柵能夠具備高速(用于提高產量)和高分辨率(用于放置小型元件)性能。數字增量式光柵的最大速度取決于接收電子裝置的最大輸入頻率 (MHz) 和所需的分辨率。因此,由于接收電子裝置的最大頻率已固定,因此提高分辨率將導致最大速度相應降低,反之亦然。絕對式光柵不會受到這種情況的影響,可確保高速和高分辨率運行。這是因為位置根據需求和使用串行通信確定,這使得設計師能夠設計在高速和高分辨率下工作的龍門系統。

            SMT機器中的SMT RESOLUTESMT機器中直線軸上的RESOLUTE絕對式光柵

            SMT定位機器也越來越多地在X和Y軸上使用直線電機來提高精度、速度和伺服環剛性。絕對式光柵輸出可靠的高保真度信號,有效提高伺服環增益水平。高伺服環增益可提高軸加速度和減速度、縮短恢復時間并減少感應電機發熱 — 這有助于機器延長運行時間而且運行更可靠,同時減少因冷卻需要的計劃停機次數。絕對式光柵可進一步確保在沒有返回參考點的情況下立即正確換向;相較于增量式光柵系統(需要霍爾效應傳感器這類附加傳感器為直線電機換向),可簡化伺服設計并降低組件復雜性。

            此外,RESOLUTE光柵的誤差校驗算法通過減少電路板的錯誤定位提高了定位可靠性,有助于達到最高合格率 (FPY) 并降低總擁有成本。

            SMT定位的前景

            快速發展的商品市場對一系列先進的高技術產品的需求正在主導著電子制造業的發展前景。這一趨勢也正在鞭策制造商通過開發更加靈活的模塊化SMT定位設備,緊跟市場對產品持續微型化并融合各種不同技術的需求。此外,無線技術在醫療設備中的應用正在快速發展 — 這對更小批量的多品種生產提出新的要求,因此也增加對靈活SMT定位設備的需求。

            由于多個行業的微型化趨勢導致印刷電路板 (PCB) 的復雜性增加,這也進一步提升了對SMT定位設備的需求水平。在中歐和西歐地區,SMT定位設備市場正在迎來消費電子、電信和汽車電子制造業重大的新發展商機。該區域也是吸引全球頂尖供應商的低成本制造地區,當前正在進一步擴大對SMT生產設備的需求。亞太地區依然是SMT收入的最大來源,同時帶動對高速SMT定位設備的需求。

            高性能絕對式光柵系統的廣泛應用促進了SMT定位設備制造商不斷滿足電子元件行業日益提高的技術要求。SMT定位設備采用的光柵技術直接關系到定位精度和重復性以及各軸速度的提高,由此將機器生產效率提升到更高的水平。

            更多詳情請訪問www.renishaw.com.cn/encoders。

             

            雷尼紹在此感謝達特茅斯學院泰勒工學院的Ronald C. Lasky教授(性能工程博士)提供的寶貴專業意見。

            關于雷尼紹

            雷尼紹是世界領先的工程科技公司之一,在精密測量和醫療保健領域擁有專業技術。公司向眾多行業和領域提供產品和服務 — 從飛機引擎、風力渦輪發電機制造,到口腔和腦外科醫療設備等。此外,它還在全球增材制造(也稱3D打。╊I域居領導地位,是英國唯一一家設計和制造工業用增材制造設備(通過金屬粉末“打印”零件)的公司。

            雷尼紹集團目前在32個國家/地區設有70多個分支機構,員工約4,000人,其中2,600名員工在英國本土工作。公司的大部分研發和制造均在英國本土進行,截至2014年6月的2014財年,雷尼紹實現了3.555億英鎊的銷售額,其中93%來自出口業務。公司最大的市場為美國、中國、德國和日本。

            泰諾德是一家高成長性的高科技創新型公司提供包括數控系統,運動控制系統及設備,控制生產線改造,自動化整體解決方案在內的專業化服務。成立以來公司的業務量以每年翻番的速度增長著...

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